北京市月平均气温分析以及未来温度预测

北京市月平均气温分析以及未来温度预测

北京交通大学李荣荣、莫海燕、田龙

摘要：本世纪以来所进行的一些科学观测表明，大气中各种温室气体的浓度都在增加。温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，大气层和地球表面将变得热起来，这就是“温室效应”。在过去一个世纪里，全球表面平均温度已经上升了0．3℃到0．6℃，全球海平面上升了10到25厘米。气候变暖是全世界都关注的问题。我们以统计的方法分析北京近40几年来月平均气温的数据，对1951.1-2009.12建立时间序列模型，并结合数据的季节性、趋势性等特点，通过建立乘积性季节模型，对北京市进几十年的温度变化趋势作出统计性的解释，并对北京未来的气温作出预测，与余留12个月的月平均气温相比，进行误差分析。

关键词：时间序列；乘积型季节性模型；趋势分析；气温预测

The Analysis of Monthly Mean Temperature and Forecast of the

Future Temperature of Beijing

Abstract: In this century a number of scientific observations have shown that atmospheric concentrations of greenhouse gases are increasing. Greenhouse gases absorb long wave radiation, and then reflected back to Earth, thereby reducing net emissions of energy to outer space, the atmosphere and the Earth's surface will become hotter, and this is the "greenhouse effect." In the past century, global average surface temperature has increased by 0.3 ℃to 0.6 ℃, the global sea level has risen 10-25 cm. Climate warming is concerned by the world. It is analysis of two scores of years of monthly mean temperature data of Beijing by statistical method. According

to 1951.1-2009.12, build time series models, combined with seasonal data, trends and other characteristics, and creating Seasonal model of product type of a few decades of temperature of Beijing ,get the interpretation of statistical trends, and prediction of future temperature trends in Beijing , with the remaining 12 months compared to the average monthly temperature, finally make error analysis.

Key words: Time Series，Seasonal model of product type，Analysis of trend，Temperature Forecast

目录

目录 (2)

一、问题描述 (3)

二、数据来源以及解释 (3)

2.1 数据来源 (3)

2.2 数据说明 (3)

三、数据分析与模型建立 (3)

3.1 数据初处理 (3)

3.2 数据的季节性以及趋势性 (4)

1.季节性 (4)

2.趋势性 (4)

3.3 平稳化及其检验 (5)

3.3.1 平稳化检验方法 (5)

3.3.2 自相关图检验 (6)

3.4 时间序列模型 (9)

3.4.1 季节调整的概念和作用 (9)

3.4.2 季节调整的模型和方法 (10)

3.4.3 模型的数学理论 (10)

3.4.4 季节性模型 (13)

3.5 乘积模型 (13)

3.5.1 乘积模型构造原理 (13)

3.5.2 乘积模型的定阶和模型拟合 (15)

3.5.3 模型预测 (17)

3.5.4 误差分析 (18)

3.5.5 预测模型的评价 (18)

四、模型讨论 (19)

五、参考文献 (19)

六、附件 (19)

一、问题描述

“全球气候变暖”一直是一个科学界主要课题，然而对于局部环境而言，极端气候的一再出现，很多人去气候变暖提出诸多质疑，以北京为例，2009年得北京就经历的罕见的寒冬，11月份大学飞扬，究竟气候是否在变暖？我们以统计的方法分析北京近40几年来月平均气温的数据，对北京市进几十年的温度变化趋势作出统计性的解释，并对北京未来的气温作出预测。

二、数据来源以及解释

2.1 数据来源

本文选用的数据样本为1951年1月到2009年12月的北京月平均气温值，数据来自中国气象科学数据共享服务网()，中国地面国际交换站气候资料月值数据集，我们这里仅选取地点为北京（54511）。

2.2 数据说明

从数据源中提取1951年1月到2010年12月北京市月平均气温数据，删去其他无效数据，月平均气温数据全部为整形实数，单位为0.1℃，共720条记录。

三、数据分析与模型建立

3.1 数据初处理

记该数据样本为。

记1951年1月为起始月份1，其他依次累计得到即时间序列